(57)【要約】【課題】  レンズ場を制御するための電源装置が大きくならず、かつ、構成部品の配置が容易な電子線露光装置を提供する。【解決手段】  電子レンズには、その中央部にコイル１が形成され、強磁性体２の中に埋め込まれている。強磁性体２の外周部は２つに分かれて鍔部２ａ、２ｂを形成している。そして、鍔部２ａ、２ｂにはそれぞれ複数のレンズ開口部３ａ、３ｂが形成されており、これらレンズ開口部３ａ、３ｂの平面図で見た位置は一致するようになっている。コイル１により発生する磁力により、例えば鍔部２ａがＮ極、鍔部２ｂがＳ極を構成するようになり、この構成によりＮ極とＳ極が互いに向き合った状態となる。コイル１が内側に形成され、その外側にレンズ開口部３ａ、３ｂが形成されているので、コイル１は小型のものとなり、インピーダンスが小さくなるので、小さな電源で駆動でき、レンズ場の制御が容易となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体中に外周部の一部を残して埋め込まれたコイルと、当該強磁性体から外部に広がる鍔部とを有し、前記鍔部は、磁極のＮ極とＳ極を構成するように、かつ、前記コイルの前記強磁性体に埋め込まれていない外周部が、当該鍔部でつながらないように２つに分割されて、当該分割された部分が対面しており、レンズ場を形成するための複数の穴が、前記鍔部の分割された部分の各々に、対面するように設けられていることを特徴とする電子レンズ部材。
【請求項２】
電子線を使用した装置であって、複数の電子線を発生する電子線発生装置と、前記複数の電子線の各々を、対応する前記レンズ場を構成する複数の穴に通過させるように配置された請求項１に記載の電子レンズ部材を有することを特徴とする電子線応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として半導体集積回路等の製造に用いられるマルチビーム電子線露光装置、及びウエハの検査等に用いられるマルチビーム電子線検査装置等、電子線を応用した電子線応用装置に用いられる電子レンズ部材、及びこの電子レンズ部材を使用した電子線応用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化が急速に進んでおり、半導体デバイスに含まれる配線等を形成するためのパターンを露光する露光装置は、極めて高い露光精度が要求されている。このようなパターンを露光する露光装置として、複数の電子線を用いて露光処理を行うマルチビーム電子線露光装置の開発が進められている。一方、半導体デバイスの製造工程において、ウエハの検査を行うためにマルチビームの電子線を応用した検査装置の開発が進められている。
【０００３】
このようなマルチビーム電子線露光装置の１例が、特許再公表ＷＯ０１／０７５９５１号公報（特許文献１）に記載されているので、本発明の前提となる技術の１例として、特許文献１より図面及びその説明を引用して以下に説明する。
【０００４】
図２は、特許文献１に記載される電子ビーム露光装置１００の構成を示す図である。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
【０００５】
露光部１５０は、複数の排気孔７０が設けられた筐体８と、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系を含む電子光学系を備える。また、露光部１５０は、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６と、ウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８とを含むステージ系を備える。
【０００６】
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、発生した電子ビームを放出させるアノード１３と、電子ビームを通過させることにより電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有するスリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１多軸レンズ１６の各レンズ開口部において形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力であるレンズ強度を調整する第１レンズ強度調整部１７と、アノード１３を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部１５と、第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。
【０００７】
電子ビーム発生部１０は、碍子１０６と、熱電子を発生させるカソード１２と、カソード１２を囲むように形成され、カソード１２で発生した熱電子を安定させるグリッド１０２とを有する。図２において、電子ビーム発生部１０は、碍子１０６に所定の間隔を隔てて設けられた複数の電子銃（カソード１２とグリッド１０２から構成される）を有することにより、電子銃アレイを形成する。
【０００８】
照射切替手段は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、第２多軸電子レンズ２４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整するレンズ強度調整部２５と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ２６と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。
【０００９】
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビーム像の回転を調整する第３多軸電子レンズ３４と、第３多軸電子レンズ３４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第３レンズ強度調整部３５と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの縮小率を調整する第４多軸電子レンズ３６と、第４多軸電子レンズ３６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第４レンズ強度調整部３７と、複数の電子ビームをウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部６０と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に対する対物レンズとして機能する第５多軸電子レンズ６２とを有する。
【００１０】
制御系１４０は、統括制御部１３０と、多軸電子レンズ制御部８２と、反射電子処理部９９と、ウェハステージ制御部９６と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部１２０とを備える。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６に供給する電流を制御する。反射電子処理部９９は、反射電子検出装置５０において検出された反射電子や２次電子等の電子の量に基づく信号を受け取り、統括制御部１３０に通知する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
【００１１】
個別制御部１２０は、電子ビーム発生部１０を制御する電子ビーム制御部８０と、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する成形偏向制御部８４と、各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）を制御するレンズ強度制御部８８と、ブランキング電極アレイ２６に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するブランキング電極アレイ制御部８６と、偏向部６０が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する偏向制御部９８とを有する。
【００１２】
以下、図２に示す電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０が、複数の電子ビームを発生する。電子ビーム発生部１０において発生された電子ビームはアノード１３を通過し、スリット偏向部１５に入射する。スリット偏向部１５は、アノード１３を通過した電子ビームのスリットカバー１１に対する照射位置を調整する。
【００１３】
スリットカバー１１は、第１成形部材１４に照射される電子ビームの面積を小さくすべく、スリットカバー１１に照射された各電子ビームの一部を遮蔽し、電子ビームの断面を所定の大きさに成形する。スリットカバー１１において成形された電子ビームは、第１成形部材１４に照射され更に成形される。第１成形部材１４を通過した電子ビームは、第１成形部材１４に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。
【００１４】
第１多軸電子レンズ１６は、第１成形部材１４において矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第２成形部材２２に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第１レンズ強度調整部１７は、第１多軸電子レンズ１６のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第１電子レンズ１６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。
【００１５】
第１成形偏向部１８は、第１成形部材１４において矩形に成形された複数の電子ビームを、第２成形部材に対して所望の位置に照射すべく電子ビーム毎に独立して偏向する。第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、第２成形部材２２に対して略垂直方向に照射すべく電子ビーム毎に独立に偏向する。その結果、電子ビームが、第２成形部材２２の所望の位置に、第２成形部材２２に対して略垂直に照射される。
【００１６】
矩形形状を有する複数の開口部を含む第２成形部材２２は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームに更に成形する。
【００１７】
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ２６に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第２レンズ強度調整部２５は、第２多軸電子レンズ２４のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第２電子レンズ２４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第２多軸電子レンズ２４により焦点が調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ２６に含まれる複数のアパーチャに入射する。
【００１８】
ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ２６は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、ブランキング電極アレイ２６のアパーチャを通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過できず、ウェハ４４に照射されない。電圧が印加されないときには、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ４４に照射される。
【００１９】
第３多軸電子レンズ３４は、ブランキング電極アレイ２６を通過した電子ビームの回転を調整する。具体的には、第３多軸電子レンズ３４は、ウェハ４４照射される電子ビームの像の、当該電子ビームの光軸に対する回転を調整する。また、第３レンズ強度調整部３５は、第３多軸電子レンズの各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。具体的には、第３レンズ強度調整部３５は、第３多軸電子レンズ３４に入射された各電子ビームの像の回転を一様にすべく、第３多軸電子レンズ３４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第４多軸電子レンズ３６は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。
【００２０】
また、第４レンズ強度調整部３７は、各電子ビームの縮小率が略同一になるように第４多軸電子レンズ３６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。そして第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６を通過した電子ビームのうち、ブランキング電極アレイ２６により偏向されない電子ビームが、電子ビーム遮蔽部材２８を通過し、偏向部６０に入射する。
【００２１】
偏向制御部９８は、偏向部６０に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部６０は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の位置に偏向する。更に、第５多軸電子レンズ６２は、偏向部６０に入射した電子ビームのウェハ４４に対する焦点を、それぞれ独立に調整する。そして、偏向部６０及び第５多軸電子レンズ６２を通過した電子ビームは、ウェハ４４に照射される。
【００２２】
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、一定方向にウェハステージ４８を動かす。ブランキング電極アレイ制御部８６は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に主偏向部４２及び偏向部６０により電子ビームを偏向することにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することができる。
【００２３】
図３は、図２に示す電子ビーム露光装置の電子レンズである第１多軸電子レンズ１６の平面図である。尚、電子ビーム露光装置１００に含まれる第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６及び第５多軸電子レンズ６２も、第１多軸電子レンズ１６と同様の構成を有しており、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第１多軸電子レンズ１６の構成に基づいて説明する。
【００２４】
第１多軸電子レンズ１６は、電子ビームが通過するレンズ開口部２０４を有するレンズ部２０２と、レンズ部２０２の周囲に設けられ磁界を発生するコイル部２００とを備える。
【００２５】
図４は、第１多軸電子レンズ１６の断面図を示す図である。図４に示すように、第１多軸電子レンズ１６は、磁界を発生させるコイル２１４、コイル２１４の周囲に設けられたコイル部磁性導体部２１２を有する。また、レンズ部２０２は、複数のレンズ部磁性導体部２１０、及びレンズ部磁性導体部２１０に設けられた複数の開口部を有する。複数のレンズ部磁性導体部２１０に含まれる複数の当該開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部２０４を形成する。
【００２６】
図４において、レンズ部２０２は、複数の開口部が設けられた第１レンズ部磁性導体部２１０ａと、複数の開口部が設けられた第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとを有する。第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂは、非磁性導体部２０８を挟んで、略平行に配置されることが好ましい。そして、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた複数の開口部により形成されたレンズ開口部２０４において、電子ビームの焦点及び／又は回転を調整する磁界が形成される。そして、レンズ開口部２０４に入射した電子ビームは、複数のレンズ部磁性導体部２１０間において発生する磁界の影響を受けて、互いにクロスオーバを形成することなくそれぞれ独立に焦点等が調整される。
【００２７】
なお、マルチビームの電子線を応用した検査装置は、特開２００１−３０８１５４号公報（特許文献２）に記載されている。
【００２８】
【特許文献１】特許再公表ＷＯ０１／０７５９５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、従来は、特許文献１に記載されるように、電子ビームを通過させてレンズ作用を行うレンズ開口部２０４は、コイル２１４の内側に形成されてきた。よって、レンズ開口部２０４の数を多くしようとすると、それだけコイル２１４の径が大きくなり、そのためにインピーダンスが大きなコイルとなる。従って、レンズ場を制御するための電源装置の負担が大きくなるという問題点があった。
【００３０】
また、図２に記載されるように、電子線露光装置には、複数の偏向器が設けられ、この他に図２には示されていない非点補正器等が設けられるが、これらもレンズ開口部２０４に対応する狭い領域に配置されることになり、組み立て、調整、メンテナンス時の分解等に大きな負担となることがあった。
【００３１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レンズ場を制御するための電源装置が大きくならず、かつ、構成部品の配置が容易な電子レンズ部材、及びこの電子レンズ部材を使用した電子線応用装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
前記課題を解決するための第１の手段は、強磁性体中に外周部の一部を残して埋め込まれたコイルと、当該強磁性体から外部に広がる鍔部とを有し、前記鍔部は、磁極のＮ極とＳ極を構成するように、かつ、前記コイルの前記強磁性体に埋め込まれていない外周部が、当該鍔部でつながらないように２つに分割されて、当該分割された部分が対面しており、レンズ場を形成するための複数の穴が、前記鍔部の分割された部分の各々に、対面するように設けられていることを特徴とする電子レンズ部材（請求項１）である。
【００３３】
本手段においては、内側にコイルを設けてそのコイルを強磁性体で覆い、その強磁性体から外部に広がる鍔部を設けて、その鍔部を磁極として用いている。すなわち、鍔部は、磁極のＮ極とＳ極を構成するように２つに分割されて、当該分割された部分が対面して、それによりＮ極とＳ極が対面するようになっている。そして、レンズ場を形成するための穴は、鍔部の分割された部分の各々に、対面するように設けられており、この部分を電子線が通過することによりレンズ作用を受けるようになっている。
【００３４】
本手段によれば、コイルが磁極を構成する鍔部の内側に設けられているので、コイルの大きさを小さくでき、インピーダンスを小さくできるので、電源装置が小型のもので済み、レンズ場の制御が容易になる。
【００３５】
また、磁極を構成する鍔部が外側にあるので、この部分を広くとることができ、従って、電子線露光装置等の構成部品を取り付けるスペースの制約が緩やかになる。
【００３６】
前記課題を解決するための第２の手段は、電子線により、ウェハ等の感応基板を露光する電子ビーム露光装置であって、複数の電子線を発生する電子線発生装置と、前記複数の電子線の各々を、対応する前記レンズ場を構成する複数の穴に通過させるように配置された前記第１の手段である電子レンズ部材を有することを特徴とする電子線応用装置（請求項２）である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、レンズ場を制御するための電源装置が大きくならず、かつ、構成部品の配置が容易な電子レンズ部材、及びこの電子レンズ部材を使用した電子線応用装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態であるマルチビーム用電子レンズ部材の構成を示す概要図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【００３９】
この電子レンズ部材には、その中央部にコイル１が形成され、強磁性体２の中に埋め込まれている。強磁性体２の外周部は２つに分かれて鍔部２ａ、２ｂを形成している。そして、鍔部２ａ、２ｂにはそれぞれ複数のレンズ開口部３ａ、３ｂが形成されており、これらレンズ開口部３ａ、３ｂの平面図で見た位置は一致するようになっている。
【００４０】
コイル１により発生する磁力により、例えば鍔部２ａがＮ極、鍔部２ｂがＳ極を構成するようになり、この構成によりＮ極とＳ極が互いに向き合った状態となる。なお、強磁性体２は、コイル１の外周部の輪帯状をした一部分を覆っておらず、従って、鍔部２ａ、２ｂもこの部分から分岐するようになっている。
【００４１】
図１と図４とを比較すると分かるように、図４では、レンズ開口部を取り巻くようにしてコイルが形成されているのに対し、図１においては、コイル１は内側に形成され、その外側にレンズ開口部３ａ、３ｂが形成されている。よって、コイル１は小型のものとなり、インピーダンスが小さくなるので、小さな電源で駆動でき、レンズ場の制御が容易となる。また、図１においては、レンズ開口部３ａ、３ｂがコイル１の外側に形成される結果、形成するスペースが広くなり、その分、組み立て、調整、メンテナンス時の分解等が容易になる。なお、図１においては、強磁性体２と鍔部２ａ、２ｂを一体のものとしているが、鍔部２ａ、２ｂを、強磁性体２とは別の強磁性体で形成してもよいことはいうまでもない。
【００４２】
本発明の実施の形態である電子線露光装置の基本的な構成は、図２に示したものと代わるところがなく、ただ、マルチビーム用電子レンズ部材が図１に示したようなものとなっている点が異なるだけであるので、その説明を省略する。もちろん、電子線の通過する場所が異なってくるので、それに合わせて、図２に示した構成を変える必要があるが、変更すべき部分とその方法は、当業者にとって自明の事項であろう。
【００４３】
また、本発明の電子レンズ部材は、電子線露光装置のみならず、電子線を使用した検査装置等の電子線応用装置に広く使用することができる。その際、例えば特許文献２に示される電子レンズの構造を本発明の電子レンズ部材に変え、それに合わせて電子線源の配置や偏向器の配置等を変更すればよく、これらは当業者が容易に行える設計事項である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態である電子線露光装置に使用されるマルチビーム用電子レンズ部材の構成を示す概要図である。
【図２】特許文献１に記載される電子ビーム露光装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す電子ビーム露光装置の電子レンズ部材の上面図である。
【図４】図３に示す電子レンズ部材の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…コイル、２…強磁性体、２ａ，２ｂ…鍔部、３ａ，３ｂ…レンズ開口部
【図１】
2006012524.tif 000003
【図２】
2006012524.tif 000004
【図３】
2006012524.tif 000005
【図４】
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